Nombres complexes
A SAVOIR: le cours sur les complexesExercice 7
- A l'aide d'une formule d'addition, déterminer la valeur de $\sin { π}/{12}$
- A l'aide d'une formule de duplication, déterminer la valeur de $\cos { 3π}/{8}$
- Montrer que, pour tout réel $a$, on a: $\cos a+ \cos(a+{2π}/{3})+\cos(a+{4π}/{3})=0$
- A l'aide de formules de duplication, déterminer la valeur du réel $a$ sachant que: $a= \cos{π}/{9}×\cos{2π}/{9}×\cos{4π}/{9}$
Il est conseillé de calculer $8\sin{π}/{9}×a$
Solution...
Corrigé
On tente de faire apparaître des angles remarquables.
-
On note que: $ { π}/{12}= { π}/{3}- { π}/{4}$.
Par conséquent: $\sin { π}/{12}=\sin { π}/{3} \cos { π}/{4} -\cos { π}/{3} \sin { π}/{4}$
Soit: $\sin { π}/{12}={√{3}}/{2} ×{√{2}}/{2} -{1}/{2} ×{√{2}}/{2}$
Soit: $\sin { π}/{12}={√{6}-√{2}}/{4}$ -
On note que: $ 2{ 3π}/{8}= { 3π}/{4}$.
Par conséquent: $\cos{ 3π}/{4}=2\cos^2 { 3π}/{8}-1$
Or: $\cos{ 3π}/{4}=-\cos{ π}/{4}$
Donc, on obtient: $-{√{2}}/{2}=2\cos^2 { 3π}/{8}-1$
Et par là: $\cos^2 { 3π}/{8}={2-√{2}}/{4}$
Donc: $\cos { 3π}/{8}=√{{2-√{2}}/{4}}$ ou $\cos { 3π}/{8}=-√{{2-√{2}}/{4}}$
Mais, comme $0<{ 3π}/{8}≤{ π}/{2}$, on a: $\cos { 3π}/{8}>0$.
Par conséquent: $\cos { 3π}/{8}=√{{2-√{2}}/{4}}$
Soit: $\cos { 3π}/{8}={√{2-√{2}}}/{2}$ - On a: $\cos(a+{2π}/{3})= \cos a×\cos{2π}/{3}-\sin a×\sin{2π}/{3}=\cos a×(-\cos{π}/{3})-\sin a×\sin{π}/{3}$
Soit: $\cos(a+{2π}/{3})= -{1}/{2}\cos a-{√{3}}/{2}\sin a$
Par ailleurs, on a: $\cos(a+{4π}/{3})= \cos a×\cos{4π}/{3}-\sin a×\sin{4π}/{3}=\cos a×(-\cos{π}/{3})-\sin a×(-\sin{π}/{3})$
Soit: $\cos(a+{4π}/{3})= -{1}/{2}\cos a+{√{3}}/{2}\sin a$
Par conséquent, on obtient:
$\cos a+ \cos(a+{2π}/{3})+\cos(a+{4π}/{3})=\cos a-{1}/{2}\cos a-{√{3}}/{2}\sin a-{1}/{2}\cos a+{√{3}}/{2}\sin a$
Soit: $\cos a+ \cos(a+{2π}/{3})+\cos(a+{4π}/{3})=0$ c.q.f.d. - On sait que: $2\sin{π}/{9}×\cos{π}/{9}=\sin{2π}/{9}$ (1)
Et que: $2\sin{2π}/{9}×\cos{2π}/{9}=\sin{4π}/{9}$ (2)
Et que: $2\sin{4π}/{9}×\cos{4π}/{9}=\sin{8π}/{9}$ ( 3)
On calcule alors: $8\sin{π}/{9}×a=2\sin{π}/{9}×\cos{π}/{9}×4\cos{2π}/{9}×\cos{4π}/{9}$
Soit: $8\sin{π}/{9}×a=2\sin{2π}/{9}×\cos{2π}/{9}×2\cos{4π}/{9}$ d'après(1)
Soit: $8\sin{π}/{9}×a=2\sin{4π}/{9}×\cos{4π}/{9}$ d'après(2)
Soit: $8\sin{π}/{9}×a=\sin{8π}/{9}$ d'après(3)
Or: $\sin{8π}/{9}=\sin{π}/{9}$
Donc: $8\sin{π}/{9}×a=\sin{π}/{9}$
Et comme $\sin{π}/{9}$ est non nul, on obtient: $8a=1$.
Et par là: $a={1}/{8}$